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基于TLS的crtsⅲ轨道板点云工程坐标系的精确确定方法

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基于TLS的CRTSⅢ轨道板点云工程坐标系的精确确定方法

作者：谢富贵西南交通大学

学位级别：硕士

铺设完成后的crtsⅲ轨道板各个承轨台的空间位置数据是钢轨精调的重要的基础数据之一。目前crtsⅲ轨道板主要采用人工现场测量方式进行,具有劳动强度大、效率低等不足,已经难以满足我国高速铁路建设的需求。三维激光扫描(Terrestrial La... 详细信息

铺设完成后的crtsⅲ轨道板各个承轨台的空间位置数据是钢轨精调的重要的基础数据之一。目前crtsⅲ轨道板主要采用人工现场测量方式进行,具有劳动强度大、效率低等不足,已经难以满足我国高速铁路建设的需求。三维激光扫描(Terrestrial Laser Scan,TLS)技术具有扫描速度快,精度高等优势,可以快速扫描获取高精度轨道板点云,然后通过点云处理可完成轨道板的测量。由于轨道板测量须采用工程坐标系,而各站获取的点云均为局部坐标系,因此如何精确确定获取的crtsⅲ轨道板点云的工程坐标是其中的关键问题。本文研究工作主要包括以下两方面:(1)基于平面特征约束的crtsⅲ轨道板点云拼接由于TLS扫描时受扫描角度和扫描有效距离的限制,两对CPⅢ控制点间的crtsⅲ轨道板点云需要通过多站进行采集。crtsⅲ轨道板点云具有相似性,导致难以直接采用迭代最近点方法(ICP)进行拼接。并且承轨台挡肩等部位易受扫描角度的影响,使相邻测站扫描的同一承轨台点云具有对称性,导致难以通过全局或局部特征实现两站crtsⅲ轨道板点云的拼接。由于crtsⅲ轨道板点云中平面不受扫描角度的影响,且相邻测站轨道板点云的重叠区域内同名平面中的点对能准确表示两站点云的空间位置。基于该特点,提出平面特征约束的两站轨道板点云拼接算法。该算法先手动实现初拼接,再根据两站crtsⅲ轨道板点云的同名平面重构同名点对,并利用加权SVD转换矩阵求解算法计算转换矩阵,以实现点云的精确拼接。基于两组实测crtsⅲ轨道板点云对该算法进行测试,并与广义迭代最近点方法(GICP)进行对比。实验结果表明,该算法能实现crtsⅲ轨道板点云的拼接,并且相较于GICP方法,其拼接精度提升了16%。高铁沿线每隔60m左右布设一对CPⅢ控制点,并且两对CPⅢ控制点间通常需要架设三个测站才能完成该段crtsⅲ轨道板点云的采集。因此利用平面特征约束的两站轨道板点云拼接算法将前后测站点云拼接至中间测站,可得到两对CPⅢ控制点间完整的轨道板点云,为后续确定轨道板点云的工程坐标奠定基础。(2)稳健的轨道板点云坐标转换针对CPⅢ控制点坐标可能存在粗差的问题,提出稳健的crtsⅲ轨道板点云工程坐标转换算法,以确定两对CPⅢ控制点间完整轨道板点云的工程坐标。首先提出附加多种几何信息约束的球形标靶自动提取算法来准确提取点云中的所有球形标靶坐标,解决了邻域距离突变法由于对径向背景的要求而难以准确提取高铁场景中的所有球形标靶,尤其是架设在三角架上的定向球形标靶的问题。然后采用稳健的高斯-牛顿坐标转换算法将完整轨道板点云转换到工程坐标系中。另外还实现了存在多投影带的情况下,线路工程坐标与里程的高精度转换模型。模拟实验结果表明,当个别CPⅢ控制点坐标存在粗差时,稳健的crtsⅲ轨道板点云工程坐标转换算法能获得正确的结果,并且结果偏差小于0.12mm。对模拟轨道板场景扫描了三站点云,以进行crtsⅲ轨道板点云坐标转换测试,并以球棱镜作为精度检核点。实验中以中间测站为基准站,将前后测站点云分别与之拼接,得到拼接后轨道板点云,实验结果表明平面特征约束的两站轨道板点云拼接算法能有效实现轨道板点云的拼接。稳健的crtsⅲ轨道板点云工程坐标转换算法确定拼接后轨道板点云的工程坐标时,根据球棱镜的坐标较差计算转换精度,并且其转换精度相较于高斯-牛顿坐标转换算法提升了7.7%。实验结果表明本文算法可精确确定轨道板点云的工程坐标。

关键词：轨道板点云拼接平面特征球形标靶自动提取稳健的高斯-牛顿坐标转换算法三维激光扫描 crtsⅲ轨道板高速铁路

试分析crtsⅲ轨道板精调技术的工程应用质控措施

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建筑与装饰 2020年第4期 45-46页

作者：周科中铁一局集团第五工程有限公司陕西宝鸡 721006

crtsⅲ轨道板是我国高铁系统工程建设中常用的轨道施工结构,它是我国科研人员根据我国高铁发展需求自主研发的, crtsⅲ轨道板施工时应结合新型测量技术进行精细调整,以保证高速铁路轨道施工的严谨性与科学性,本文首先简要介绍了crtsⅢ... 详细信息

crtsⅲ轨道板是我国高铁系统工程建设中常用的轨道施工结构,它是我国科研人员根据我国高铁发展需求自主研发的, crtsⅲ轨道板施工时应结合新型测量技术进行精细调整,以保证高速铁路轨道施工的严谨性与科学性,本文首先简要介绍了crtsⅲ轨道板施工中精调技术,而后分析了其工程应用的工艺操作情况,进而就其质控措施进行了探讨.

关键词： crtsⅲ轨道板精调技术工程应用质控措施

来源：评论

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先张crtsⅢ型轨道板蒸养技术研究

铁道建筑技术 2016年第9期 88-90页

作者：刘秀元中铁十七局集团物资有限公司山西太原030032

先张crtsⅢ型轨道板蒸养是轨道板生产的必要环节,蒸养系统的设计直接影响到轨道板的强度和变形控制,以及轨道板生产效率。现场采用钢筋混凝土预应力张拉窑池布置RTW-Ⅲ轨道板养护系统,电脑全自动控制和子组网络技术,免去了传统布线的繁... 详细信息

先张crtsⅢ型轨道板蒸养是轨道板生产的必要环节,蒸养系统的设计直接影响到轨道板的强度和变形控制,以及轨道板生产效率。现场采用钢筋混凝土预应力张拉窑池布置RTW-Ⅲ轨道板养护系统,电脑全自动控制和子组网络技术,免去了传统布线的繁琐,轨道板蒸养更简便安全可靠,自动化程度很高,实现了轨道板智能自动蒸养。

关键词： crtsⅲ轨道板蒸养静停升温恒温降温

基于BIM技术的crtsⅢ型轨道板信息化管理应用研究

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长江工程职业技术学院学报 2017年第4期34卷 37-39,43页

作者：王安东章韵宁波刘继陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000

针对目前我国crtsⅢ型轨道板管理存在的问题,结合现场实际情况,以中铁一局集团哈牡客专尚志轨道板场项目展开深入研究,利用BIM软件以及管理平台进行crtsⅢ型轨道板的综合管理,总结出了一套基于BIM技术的crtsⅢ型轨道板生产、存储、运输... 详细信息

针对目前我国crtsⅢ型轨道板管理存在的问题,结合现场实际情况,以中铁一局集团哈牡客专尚志轨道板场项目展开深入研究,利用BIM软件以及管理平台进行crtsⅢ型轨道板的综合管理,总结出了一套基于BIM技术的crtsⅢ型轨道板生产、存储、运输、铺设、运营维护的全周期信息化管理方法。

关键词： crtsⅲ轨道板 BIM技术全生命周期信息化管理

我国高速铁路crtsⅢ型轨道板智能制造技术发展现状及展望

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价值工程 2020年第14期39卷 264-266页

作者：贾有权王启迪王露鸣中国中铁高速铁路轨道板智能制造专业研发中心沈阳110000

crtsⅢ型板式无砟轨道为我国自主研发,拥有完全自主知识产权的轨道结构,经历了单元台座法、矩阵台座法、流水机组法的发展历程,正处于由机械化、自动化制造向智能制造发展的阶段。本文通过对国内crtsⅢ型轨道板智能制造技术发展现状分... 详细信息

crtsⅢ型板式无砟轨道为我国自主研发,拥有完全自主知识产权的轨道结构,经历了单元台座法、矩阵台座法、流水机组法的发展历程,正处于由机械化、自动化制造向智能制造发展的阶段。本文通过对国内crtsⅢ型轨道板智能制造技术发展现状分析对比,预期建立轨道板厂数字模型,搭建轨道板厂智能制造框架;基于智能制造新型装备的应用,在企业制造设备层面实现互联互通,然后在此基础上,实现制造过程的智能化管控,最终实现设备协同、制造流程协同,形成自动化、信息化、网络化的生产管理模式。

关键词： crtsⅲ轨道板智能制造技术展望